JP2681816B2 - 嵌合物品の製造方法 - Google Patents

嵌合物品の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、嵌合物品の製造方法に関し、詳しくは2個
もしくはそれ以上のセラミックスまたは金属部品が間隙
をもって係合している嵌合物品の製造方法に関する。
[従来の技術] 従来、セラミックスまたは金属よりなる嵌合物品の製
造方法として、2個もしくはそれ以上のセラミックスま
たは金属部品を2個またはそれ以上に分割したいわゆる
割り型構造による製造方法がある。
例えば、第4図はセラミックスまたは金属よりなる嵌
合物品の製造方法の一例を示す組立図である。第4図に
おいて、セラミックスまたは金属よりなる嵌合物品を製
造するには、シャフト1の小径部をカバー31a及びカバ
ー31bで挟みこみ、ボルト41及びナット42でカバー31a及
びカバー31bとを結合させて構成される。
このときカバー31の端部は、シャフト1の大径部と係
合するために外れない。
また、さらに、他の従来のセラミックスまたは金属よ
りなる嵌合物品の製造方法としては、上述した従来例に
おけるボルト,ナットによるカバー31a及びカバー31bの
結合法に代わり溶接等による結合方法が用いられてい
る。
[発明が解決しようとする課題] 上述した従来の嵌合物品の製造方法は、2個またはそ
れ以上のセラミックスまたは金属部品が間隙を持って係
合しているセラミックスまたは金属部品(例えば、図で
は31a及び31b)が2個またはそれ以上に分割したいわゆ
る割り型構造となっているので、この割り型構造を組立
てる為の工程を必要とするばかりでなく、組立て後に一
体となる様に2個またはそれ以上に分割した夫々の部材
を作製することは、高精度の加工技術を必要とする欠点
があった。また、特に係合部の外側に位置するセラミッ
クスまたは金属部品が、係合部の内側に位置するセラミ
ックス又は金属部品(例えば、図ではシャフト1の小径
部)を中心にして運動する回転体の場合には、重量バラ
ンスが取りにくくの実務的には、研削やバランスウェイ
トの添付等を行なわなければならないという欠点があっ
た。
そこで、本発明の技術課題は、上述した欠点を解消
し、係合部の外側に位置するセラミックスまたは金属部
品を分割することなく作製し、寸法精度の高い嵌合物品
の製造方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、小径部と大径部とを有する第1の部
品と、前記小径部と嵌合いとなっているリング部を有す
るセラミックス又は金属からなる第2の部品とよりなる
嵌合物品を製造する方法において、材料粉末をバインダ
と混合・混練して前記リング部の内径が前記大径部の外
径より大なるように第2の物品を成形し、前記成形した
第2の部品のリング部が前記第1の部品の前記小径部外
側に位置するように嵌合し、その後焼結して、前記大径
部の外径より、前記リング部の内径が小なるように前記
成形した第2の部品を収縮させることを特徴とする嵌合
物品の製造方法が得られる。
即ち、本発明の嵌合物品の製造方法は、セラミックス
または金属よりなる第1および第2の部品等が間隙をも
って係合している嵌合物品の係合部の外側に位置するセ
ラミックス又は金属よりなる第2の部品が、所望の組成
をもってセラミックスまたは金属よりなる原料粉末と、
熱可塑性樹脂を主成分とするバインダとを混合・混練し
た後、射出成形法又は押出成形法等を用いて成形後、脱
バインダー工程及び焼結工程を経て作製するものであ
り、2個もしくはそれ以上のセラミックスまたは金属物
品の係合部の外側に位置する第2の部品と係合部の内側
に位置する第1の部品とが、脱バインダー工程及び焼結
工程のいずれかにおいて、係合部が係合される方法であ
る。
つまり、近年注目されつつある粉末の射出成形もしく
は押出成形等の方法を用いてセラミックスまたは金属製
品を製造する方法である。
前述した粉末の射出成形もしくは押出成形は、当初い
わゆるエンジニアリングセラミックス等を中心にした窯
業製品の分野でおこなわれていたもので、原料粉末に10
〜20重量部の有機バインダを加え混合・混練した後、射
出成形法又は押出成形法等により複雑形状のグリーン成
形体を得、脱バインダ工程及び焼結工程を経て焼結製品
とする方法である。
また、アトマイズ法に代表される様に、金属粉末の製
造技術の発展には著しいものがあり、前述した射出成形
法または押出成形法を用いた製造方法を金属にも適用す
ることが可能となった。
射出成形法及び押出成形法は、従来プラスチック材料
の成形に適用されてきた方法であるが、複雑形状のもの
を精度良く量産できる利点を有するため、前述したセラ
ミックスまたは金属の焼結体において、従来の技術では
不可能であった形状のものを低コストで市場に提供でき
る可能性を有している。
本発明者らは、上述したセラミックス又は金属よりな
る物品の製造工程がグリーン成形体の成形工程,グリー
ン成形体の脱バインダ工程,及び焼結工程を含んでいる
ことに着目し、本発明に至ったものである。
即ち、グリーン成形体は、脱バインダさらに焼結され
る際に収縮することを見出し、収縮前工程において、他
部品と係合させることにより焼結後にこれらの部品がい
わゆる割り型構造を持たずに係合した嵌合部品を得る方
法を発明するに至ったものである。
[作 用] 本発明においては、小径部と大径部とを有する第1の
部品と、前記大径部と嵌合いとなっているリング部を有
するセラミックス又は金属からなる第2の部品とよりな
る嵌合物品を製造する際に、第2の部品を成形し、焼結
する以前に、第1の部品の小径部に予め嵌合した後、焼
結して、この焼結の際に第2の部品のリング部の第1の
部品の外径より小なる様な収縮を利用して、第1の部品
に対して一体成形した第2の部品を嵌合した製品を得る
ことができる。
[実施例] 次に本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
第1図(a)及び(b)は本発明の第1の実施例を示
す断面図である。第1図(a)は2つの部品の初期の組
合せの状態を示す。第1図(a)に示したシャフト1
は、直径φ10mmのメインシャフト11とメインシャフト11
の両端に位置する直径φ14mmのサブシャフト12a及びサ
ブシャフト12bよりなっており、メインシャフト11とサ
ブシャフト12a及びサブシャフト12bはSUS316で継ぎ目の
ないいわゆる一体物で構成されている。また、リング2
は、Fe50wt%−Co50wt%なる組成の合金をアルゴンガス
雰囲気中で高周波加熱により溶製し、水アトマイズ法に
より平均粒径10μmに作製した粉末を第1表に示す組成
により混合,混練した後、射出成形法を用いて成形され
たものであり、このリング2の内径はφ15mmである。
ここで、リング2は、サブシャフト12aもしくはサブ
シャフト12bを通りメインシャフト11の周囲に係合す
る。
次に、第1図(a)に示したシャフト1と、リング2
との係合体をアルゴンガスを2/min流した雰囲気中で
室温から毎時10℃の昇温速度で600℃まで昇温加熱し、6
00℃で2時間保持した後、室温まで冷却することにより
リング2の脱バインダを行った。ついで、真空炉中に投
入し、室温より毎時200℃の昇温速度で1200℃まで昇温
加熱し、10時間保持した後、急冷することによりリング
2を焼結し、シャフト1に焼結されたリング2′が係合
した嵌合部品を得た。
第1図(b)は第1の実施例で得られた金属製品を示
す断面図である。第1図(b)において、リング2′の
内径は、リング2の内径φ15mmより18%収縮し、φ12.3
mmとなり、サブシャフト12a及びサブシャフト12bの外形
より小となった為に、シャフト1とリング2′は、半永
久的な係合状態をシャフト1またはリング2′のいずれ
をも分割構造とすることなしに行うことができた。
次に本発明のもう一つの実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
第2図(a),(b)は本発明の第2の実施例を示す
断面図である。第2図(a)に示したシャフト1′はサ
ブシャフト12′の片端に直径φ10mmのメインシャフト1
1′とさらにその先端に位置する直径φ14mmのヘッド13
からなっており、メインシャフト11′とサブシャフト1
2′とヘッド13はSUS316で継目のないいわゆる一体物で
構成されている。また、リング3は内径φ15mmのつば22
からなっており、第1表に示す組成により、混合,混練
した後、射出成形法を用いて成形されたものである。
ここで、リング3のつば22は、シャフト1′のヘッド
13を通りメインシャフト11′の周囲に係合されている。
次に、第2図(a)に示したシャフト1′とリング3
の係合体をアルゴンガスを2/min流した雰囲気中で、
室温から毎時10℃の昇温速度で600℃まで昇温加熱し、6
00℃で2時間保持した後、室温まで冷却することによ
り、リング3の脱バインダを行った。
ついで、真空炉中に投入し室温より毎時200℃の昇温
速度で1200℃まで昇温加熱し、10時間保持した後急冷す
ることによりリング3を焼結し、シャフト1′と焼結さ
れたリング3′が係合した金属製の嵌合物品を得た。
第2図(b)は、上述した第2の実施例で得られた金
属製の嵌合物品を示す断面図である。第2図(b)にお
いて、リング3′のつば22′の内径は、つば22′の内径
φ15mmより18%収縮し、φ12.3mmとなり、ヘッド13の外
径より小となった為にシャフト1′とリング3′は、半
永久的係合状態をシャフト1′とリング3′のいずれを
も分割構造とすることなく行うことが出来た。
次に本発明のさらにもう一つの実施例について図面を
参照して詳細に説明する。
第3図(a)及び(b)は本発明の第3の実施例を示
す断面図である。第3図(a)に示した六角穴つきボル
ト4は、JIS B 1176に準じたジルコニア製のM12×50
であり、頭部4aから16mmの位置に幅2mm,直径φ10mmのス
リット4bが追加されている。また、リング5は、第1表
に示す組成により混合、混練した後、押出成形法を用い
て厚さ1.3mmのシートを作製し、さらに外径φ20mm,内径
φ13mmに打ち抜いたものである。ここで、リング5は、
六角穴つきボルト4のネジ部4cを通りスリット4bの周囲
に係合されている。第3図(a)に示した六角穴つきボ
ルト4とリング5の係合体をアルゴンガスを2/min流
した雰囲気中で室温から毎時10℃の昇温速度で600℃ま
で昇温加熱し、600℃で2時間保持した後、室温まで冷
却することによりリング5の脱バインダを行った。つい
で、真空炉中に投入し室温から毎時200℃の昇温速度で1
200℃で昇温加熱し、10時間保持した後、急冷すること
によりリング5を焼結し、六角穴つきボルト4と焼結さ
れたリング5′が係合したセラミックス及び金属よりな
る嵌合物品を得た。第3図(b)において、リング5′
の内径は、リング5の内径φ13mmより18%収縮し、φ1
0.7mmとなり、ネジ部4cより小となった為に六角穴つき
ボルト4とリング5′は永久的な係合状態を六角穴つき
ボルト4またはリング5′のいづれをも分割構造とする
ことなく行うことが出来た。
以上、本発明の実施例について説明したが、上述した
第1,第2及び第3の実施例に限定されず、本発明の主旨
を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
尚、実施例1及び2において、内側部品を完成品とし
て、外側に配置した成形部品を焼結することにより製品
を完成していたが、内側及び外側部品ともに、成形体を
用いることも可能であり、この場合焼結することによ
り、内側成形体の径方向の収縮率は、外側成形体の収縮
率より小なるように構成する必要がある。
また、本実施例においては、合金組成としてFe50wt%
−Co50wt%なる合金を用いたが、組成の異なるFe−Co合
金は勿論,純鉄やステンレス,アルミナ等の金属,合
金,及びセラミックス等を用いても何等問題はない。
更に、バインダも上述した組成に限らずポリスチレ
ン,アクリル樹脂等も適用可能であることは言うまでも
ない。
[発明の効果] 以上説明した様に、本発明の嵌合部品の製造方法にお
いて、2個もしくはそれ以上のセラミックスまたは金属
製品の係合部の外側に位置するセラミックスまたは金属
よりなる部品を所望の組成を有する原料粉末と熱可塑性
樹脂を主成分とするバインダとを混合・混練した後、射
出成形法または押出成形法等を用いて成形後、脱バイン
ダ工程または焼結工程のいずれかにおいて、係合部の内
側に位置する部品と混合した後に脱バインダ工程及び焼
結工程を経るので、前記係合部の外側に位置する部品が
脱バインダ工程及び焼結工程において、収縮するため
に、前記係合部の間隙が狭まるので、セラミックスまた
は金属部品のいずれも分割することなく嵌合部品を得る
ことが出来るという効果があり、工業上実に有益であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)及び(b)は本発明の第1の実施例に係る
嵌合部品を示す断面図、第2図(a)及び(b)は本発
明の第2の実施例に係る嵌合部品を示す断面図、第3図
(a)及び(b)は本発明の第3の実施例に係る嵌合部
品を示す断面図、第4図は従来例に係る嵌合部品の組立
てを示す斜視図である。 図中、1,1′はシャフト、2,2′,3,5,5′はリング、4は
六角穴つきボルト、4aは頭部、4bはスリット、4cはネジ
部、11,11′はメインシャフト、12a,12b,12′はサブシ
ャフト、13はヘッド、21は外筒、22,22′はつば、31a,3
1bはカバー、41はボルト、42はナットである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】小径部と大径部とを有する第1の部品と、
    前記小径部と嵌合いとなっているリング部を有するセラ
    ミックス又は金属からなる第2の部品とよりなる嵌合物
    品を製造する方法において、材料粉末をバインダと混合
    ・混練して前記リング部の内径が前記大径部の外径より
    大なるように第2の部品を成形し、前記成形した第2の
    部品のリング部が前記第1の部品の前記小径部外側に位
    置するように嵌合し、その後焼結して前記大径部の外径
    より前記リング部の内径が小なるように前記成形した第
    2の部品を収縮させることを特徴とする嵌合物品の製造
    方法。
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